新工科背景下CDIO理念在Android应用开发课程的应用探索

李学锋 杨建强

摘  要： 针对Android应用开发教学中的问题，以新工科建设思想为指导，借鉴CDIO工程教育模式，以学生为主体，对教学基本单元进行重构，在教学方法、能力培养、课程考核等方面提出了具体的改革措施和方法。实践证明，此改革措施有助于充分激发学生学习的主观能动性，有利于全面锻炼与提升学生的应用开发能力、创新能力以及工程综合素质。

关键词： 新工科; CDIO; Android应用开发; 工程思维; 能力培养

中图分类号：G642          文献标志码：A     文章编号：1006-8228（2019）09-88-03

Exploration on the application of CDIO in Android application development course in the background of new engineering

Li Xuefeng， Yang Jianqiang

（School of Computer Engineering， Hubei University of Arts and Science， Xiangyang， HuBei 441053， China）

Abstract： Aiming at the problems in the teaching of Android application development course， guided by the new engineering construction thought， drawing lessons from CDIO engineering education mode， taking students as the main body， this paper reconstructs the basic teaching unit， and puts forward specific reform measures and methods in teaching methods， ability training， curriculum assessment and so on. Practice shows that this reform measure is helpful to fully stimulate students' subjective initiative in learning， to comprehensively exercise and improve students' application and development ability， innovation ability and comprehensive engineering quality.

Key words： new engineering; CDIO; Android application development; engineering thinking; ability cultivation

0 引言

“新工科”建設是教育部基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向[1]。与传统的工科教育相比，“新工科”建设，更着眼于面向未来的新技术和新产业的发展，着力推动学科交叉融合和跨界整合，通过构建工程教育的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系。以培养具备更强实践能力、创新创业能力、跨界整合能力，具备国际竞争力的高素质复合型的新型工程科技人才为目标。

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果[2]，CDIO 即构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运行（Operation），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[3-4]。CDIO系统地提出了具有可操作性的能力培养大纲以及检验测评标准。CDIO工程教育模式强调以产业需求为导向，以学生为主体，通过项目驱动的方式实现工程实践能力和综合创新能力的培养，是“做中学”和“基于项目教学和学习”的集中概括和表达[5]。现在已有几十所世界著名大学加入了CDIO组织，将CDIO工程教育模式运用于教学中，取得了良好效果，按CDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎。

本文在新工科建设的理念指导下，从CDIO工程教育的视角出发，结合我校实际情况，对物联网专业Android应用开发课程的进行改革探讨。

1 Android应用开发教学中发现的问题

我校物联网工程专业的Android应用开发课程安排在第六学期，由于Android应用开发课程的强实践性，我们将理论讲授也安排在实验室里进行，并采用理论讲授、案例学习与验证交叉结合的教学方式。在教学中，我们发现以下问题。

⑴ 学生对课程内容的熟悉程度差次不齐

在开课前，班上有部分同学已经通过自学或其他途径，对Android应用开发有了一定程度的了解和掌握。如何让这部分同学充分地利用时间，在学习上更进一步，是上课教师应该考虑的问题。

⑵ 学生学习的主动性有待进步激发

在教学中发现，有些同学在案例学习中，只是简单地将代码复制粘贴到Android Studio中，然后运行得出效果，并没有认真地阅读代码，没有深入理解原理机制。如何有效地激发或推动学生主动学习，更高效地实现知识内化，是教师需要关注的一个重点。

⑶ 从整体上看，学生创新思维、创新能力仍显不足

造成这种现象的原因主要在于：知识基础的深度与广度不足，特别对课程的交叉融合，专业发展前沿等缺乏深入了解;另外，创新意识的引导与激发上仍有欠缺。

⑷ 工程思维、工程能力以及工程规范意识有待提升

这表现在虽然完成了很多案例，但面对一个规模稍大的企业项目时，仍有部分学生觉得无从下手。系统开发的工程能力仍有待进步提升，团队分工协作的经验有待进步积累。

2 新工科背景下CDIO理念在Android应用开发课程的应用探索与实践

面对教学中存在的问题，我们以新工科建设思想为指引，以CDIO工程教育模式为用，调整教学思路，重构教学流程，改进教学方法，进行Android应用开发课程的改革探索。

2.1 以学生为主体的教学内容重构

为了彻底改变学生被动接受式的学习，我们对先前案例式教学进行了变革，将基本教学单元重构为理论基础、案例学习与验证、实践练习、讨论总结与应用拓展等五部分，并且阶段性地加入团队形式的综合项目训练。

理论基础部分，教师需控制理论讲解的时长，最好要控制15分钟以内。讲解要尽力做到深入浅出，条理清晰，将相关理论要点以一个清晰的脉络呈现在学生面前，以利于学生对相关概念、原理及方法快速地理解与掌握。

案例学习与验证，从实际工程中抽取与主题相关的内容，改造设计成案例，教师对案例进行简要的分析讲解与说明，给出完整的案例文档。学生通过学习与完成案例，掌握相关原理的应用与具体实现步骤，并可通过案例的成功运行获到一种体验感。

实践练习，教师给出项目背景及任务要求，要求学生根据案例以及先前已学习过的内容，独自分析、设计与实现，并要求学生必须提交实践练习报告文档。这个环节用于促使并推动学生去学习，加深学生对相关理论及应用地理解与掌握。

交流总结，在完成前面三个阶段的基础上，由学生进行相关内容的交流与总结，教师负责引导、点评。通过这个部分，对知识加深理解与巩固掌握。

应用拓展，以布置成课外作业的形式，一般采用启发式的、开放型的问题，以充分激励与发挥学生的发散思维与创新能力。

从案例验证、实践练习到应用拓展是一个层次递进式的设计，对于此前无基础的同学，要求从案例验证开始;对于已经有一定了解的学生，可从实践练习开始做，甚至直接思考应用拓展，这样更有利于学生的个性发展，有利于时间的充分利用。重构后的教学流程，强调在“做中学”，推动学生主动学习，彻底改变学生被动接受的学习状态。

2.2 项目引导，任务驱动，工程思维与团队精神的培养

案例验证与实践练习都采取项目引导，任务驱动的方式，并注重工程思维的训练培养与团队精神的培养。

教学中所用的项目，都从实际工程中抽取并改造，背景典型真实，任务要求清晰具体。案例的文档由教师按照软件工程的思想，从构思、设计、实现与运行的模式进行撰写。实践练习则是要求学生根据练习任务要求，独立完成，并撰写练习报告。

通过案例，让学生明白理论知识的应用与效果，通过实践练习，让学习加深体会与认知。避免某些学生只是根据已有的步骤不假思索地按图索骥，通过实践练习，让所有学生真正能够动起来。实践练习必须要求每位学生最后将成果以实验報告的形式提交，且文档要求符合工程规范要求。通过实践练习及练习报告的撰写，有利于将工程素质教育理念与标准规范意识培养相结合，有助于培养与提升学生的工程综合素质。

阶段性的综合项目采取团队合作的方式来完成。让两到三位学生组成一个团队，要求分工明确，合作完成整个项目，并提交规范的项目文档，通过这种方式积累团队合作的经验，培养团队合作精神。

2.3 通过课程交融与深入了解产业发展，引导与激发创新

培养创新型人才是当前新经济的需求，也是新工科建设与CDIO的重要目标。宽厚的知识积累是创新的沃土，思维引导与碰撞往往是创新诞生的契机。

Android作为移动操作系统，其应用开发可关联的课程有Java Web应用开发、单片机原理与应用、物联网控制技术、物联网数据处理、嵌入式原理及应用、传感器原理及应用、计算机网络等等，教师通过应用拓展部分，引导学生实现Android应用开发与这些课程交叉融合，藉由知识的交叉激荡，激发创新思维。

通过校企合作，让学生对产业一线的发展形态有所了解，触摸当前市场的热点及需求，在教师的引导下，最大程度地激发学生的创新思维。

2.4 以能力为主要标准的多元化的成绩考核方法

课程成绩应该尽量准确真实地反映学生的学习过程、实践效果和能力水平，我们设计了一套以能力为主要标准的多元化的成绩考核办法。课程的总评成绩由过程评价、阶段评价和期末考核成绩按照一定比例（例如5：3：2）综合形成。

我们对平时过程、阶段综合项目练习、期末考核都设计了评价标准，平时过程评价的内容包括平时考勤、实践练习及实践报告的完成情况、讨论与总结的表现、应用拓展的完成情况等。阶段评价包括小组项目的完成情况，个人在项目完成中的工作量等。这种重能力的评价方法，可以改善学生的学习习惯，提高学生的学习积极性。

2.5 教师的能力要求与角色转变

在CDIO工程教育模式下，对教师的理论讲解水平、工程实践能力与工程经验，都提出了较高的要求，既要求教师能够深入浅出地将理论知识条理清晰地表达出来，又要求能够根据需要设计出具有典型应用场景的案例，并撰写符合规范要求的案例文档。能够设计出层次递进式的实践项目，并启发与引导学生进行开放式地拓展思考。

在课堂上，教师的角色从传统的单一的知识传授者，转变为除了传授者外，更多是一个问题的解决者、思考的引导者、学习的观察者与效果的评价者。教师需要解决学生在学习与实践练习中遇到的问题，引导学生讨论、总结与拓展思考，观察学生的学习状态与学习效果，对学生的学习成果和能力表现进行评价。教师角色的转变，可以让教师更迅捷地发现教学中的问题，及时的调整教学方法，有利于教学水平的提高。

3 结束语

在新工科建设的背景下，针对教学中发现的问题，借鉴CDIO教育模式，以学生为主体，以能力培养为目标，对教学内容进行重构。通过项目引导、任务驱动的方式，促使学生在做中学，培养团队合作精神。通过课程交融与深入了解产业一线，激发创新思维。通过以能力为主要标准的多元化考核，促进学生学习的积极性。实践表明，此改革措施有利于推动学生主动学习，有利于全面锻炼与提升学生的应用开发能力、创新能力和工程综合素质。

参考文献（References）：

[1] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017.3：1-6

[2] 潘益婷，潘修强，钱冬云，赵静静. CDIO理念下的软件技术专业产教融合人才培养模式探索与实践[J].软件工程，2019. 1：60-62

[3] 丁少虎，吕硕，李茂强，高阳，王富伟.基于CDIO的企业生产仿真实训课程教育研究[J].高等教育，2019.2：145-146

[4] 周坚和，唐培和.地方高校电子信息类专业人才CDIO多层次立体化培养模式探析[J].高教论坛，2013.4：35-40

[5] 郑贵省，马文彬，郭强，王剑宇，阚媛.面向新工科的大学计算机CDIO 教育模式及创客课堂案例[J].计算机教育，2019. 2：103-106